中國中—新元古界地質(zhì)學(xué)與油氣資源勘探前景

2019-01-07 06:49王鐵冠龔劍明

中國石油勘探 2018年6期

王鐵冠龔劍明

（ 1中國石油大學(xué)（北京）； 2 中國科學(xué)院學(xué)部工作局）

1 中—新元古界地層劃分歷史

1.1 國際中—新元古界地層研究進展

地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家對地球上發(fā)現(xiàn)的隕石和月球表面巖石進行放射性同位素地質(zhì)年代檢測，發(fā)現(xiàn)地球最古老地層的同位素年齡值約為46億年，一般認為地球的形成年齡約為46億年，這段地球歷史漫長且有巖層記錄的時期稱為地質(zhì)時期，46億年以前則稱為天文時期。

在地球形成與演化的各個地質(zhì)時期，發(fā)生了一些重要的天文與地質(zhì)事件，在地球自身、地殼運動、地層、巖石、構(gòu)造、古生物、古地磁、古冰川、古氣候等多方面都留下了不同地質(zhì)時期的記錄，這些記錄反映了不同的地質(zhì)年代（Geological Time）。地質(zhì)學(xué)家將地質(zhì)年代從大到小分別從地層和時間上表述為宇（宙）、界（代）、系（紀）、統(tǒng)（世）、階（期）和帶（時）等單位。1960年國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會（International Union of Geological Sciences,縮寫為IUGS）成立，隨即成立了國際地層委員會(International Commission on Stratigraphy, 縮寫為ICS），其目標(biāo)就是建立國際標(biāo)準(zhǔn)的地質(zhì)年代表，統(tǒng)一全球的年代地層術(shù)語，并采用統(tǒng)一的年代地層符號和顏色，標(biāo)記不同時代的地層，進行地質(zhì)填圖。

以寒武紀開始出現(xiàn)動物為標(biāo)志，地球歷史劃分兩個明顯的時間段，寒武紀至今稱之為顯生宙(Phanerozoic），寒武紀之前稱之為隱生宙（Cryptozoic）[1]。顯生宙的地質(zhì)年代上限為寒武紀（Cambrian，541—485Ma），期間發(fā)生了著名的“寒武紀生命大爆發(fā)”事件，以三葉蟲為代表的門類眾多的海生無脊椎多細胞動物紛紛出現(xiàn)。相對應(yīng)的，地質(zhì)學(xué)家把寒武紀之前漫長而又缺乏生命特征的冥古宙、太古宙和元古宙幾個地質(zhì)年代統(tǒng)稱為前寒武紀（Precambrian）[2]。

Menchikoff和Pruvost最初將含三葉蟲地層以下的下寒武統(tǒng)底部，至不整合于巖漿巖或變質(zhì)巖結(jié)晶基底之上的地層，籠統(tǒng)地稱之為“始寒武系”（Eocambrian）或“底寒武系”（Infracambrian），其中包含中元古界—下寒武統(tǒng)下部的地層層序[2-4]?，F(xiàn)今“底寒武紀”也經(jīng)常作為早寒武世至新元古代，乃至中元古代期間的泛稱[5]。由于當(dāng)初“底寒武系”歸屬于不含生物化石的“啞層”，因此在20世紀50年代普遍認為，前寒武系不可能含有烴類沉積[6-7]。由于缺乏顯生宙那樣明顯可分的生物演化階段，同位素年代學(xué)建立起來之前，很難對前寒武紀的地層進行劃分與對比。因而，在20世紀上半葉的早期研究中，前寒武紀作為年代和地層單位在地質(zhì)研究和填圖中廣泛使用。前寒武紀的地球歷史漫長，其巖石和地層經(jīng)歷了各種復(fù)雜地質(zhì)作用改造，研究難度是顯生宙地層所不能比擬的。由于沒有國際學(xué)術(shù)組織的約束，在早期的前寒武紀地質(zhì)研究實踐中，不同國家和學(xué)者應(yīng)用大量不同的名稱和術(shù)語來劃分和表征前寒武紀的巖石序列和年代[2]。

地球科學(xué)家對541Ma以來的地質(zhì)時期特征研究成果比較豐富，對寒武紀大爆發(fā)之前的前寒武紀的研究則相對較少，針對晚前寒武紀時期的，尤其是中—新元古代時期的地質(zhì)歷史特點研究對認識古老地球演化具有重要意義。為了統(tǒng)一指導(dǎo)前寒武紀的地層研究，1966年，國際地層委員會又成立了前寒武紀地層分會（Subcommission of Precambrian Stratigraphy,縮寫為SPS）。因為前寒武紀巖石和地層序列遭受更長時間的各種地質(zhì)作用改造，原始地層序列不完整且層序難辨，更加困難的是在前寒武紀巖石地層中，沒有像顯生宙那樣可用于地層劃分和對比的生物化石系列，前寒武紀年代地層的劃分非常困難。所以，國際上存在兩種不同的地質(zhì)年代表，第一種是以顯生宙為主的“年代地層表”，劃分較為精細，年代地層界線是以連續(xù)的層型剖面上的界線點為厘定標(biāo)準(zhǔn)，并輔以同位素年齡；第二種就是以時間為依據(jù)劃分的“地質(zhì)年代表”，主要是針對前寒武紀的年代劃分[8]。

1973年在澳大利亞阿德萊德（Adelaide）會議上，國際前寒武紀地層分會正式認可了前寒武紀劃分為太古代（Archean）和元古代（Proterozoic）的方案，并得到國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會批準(zhǔn)，同時統(tǒng)一前寒武紀的英文書為“Precambrian”。1977年，國際前寒武紀地層分會在南非開普敦會議上決定將2500Ma作為太古代和元古代界限的年代劃分標(biāo)準(zhǔn)。1988年，國際前寒武紀地層分會提出了元古代3個階段的新名詞，即目前使用的古元古代、中元古代和新元古代，并進一步劃分為10個紀。自此，新元古代正式建立，底界年齡值從900Ma下移至1000Ma。

2004年2月16日，國際地層委員會通過了南澳大利亞弗林德斯山脈依諾拉馬河剖面的伊拉逖那冰磧巖(Elatina Diamictite)之上蓋帽碳酸鹽巖努卡利那組(Nuccaleena Formation)的下界作為全球末元古系的底界層型（630Ma），正式命名“埃迪卡拉系”。國際地層委員會明確指出，今后的前寒武紀地層劃分需采用自然地質(zhì)界線為年代地層界線的劃分標(biāo)準(zhǔn)，即以全球標(biāo)準(zhǔn)剖面和點位（Global Standard Section and Point, 縮寫為GSSP，即“金釘子”）確定界線；以前采用的全球標(biāo)準(zhǔn)地層年齡（Global Standard Stratigraphic Age, 縮寫為GSSA）確定的年代地層界線，將逐步被自然地質(zhì)界線所替代[9]。在這個國際指導(dǎo)原則下，自2004年，國際地層委員會成立埃迪卡拉紀地層分會，開展埃迪卡拉紀進一步劃分和對比的研究工作。2008年國際地層委員會考慮到埃迪卡拉紀和成冰紀的密切聯(lián)系，將成冰紀的底界層型厘定提上了工作日程，成立國際新元古代地層分會，統(tǒng)籌指導(dǎo)新元古代地層的全球劃分與對比工作。

2012年，國際地層委員會對全球年代地層進行了系統(tǒng)總結(jié)，并出版了《地質(zhì)年代表2012》[10]。在這部專著中，國際前寒武紀地層分會和國際新元古代地層分會分別對新元古代地層不同部分作了專門總結(jié)，并明確了存在的問題和下一步工作目標(biāo)[11-13]。在2012年澳大利亞布魯斯班召開的第34屆國際地質(zhì)大會期間，為加快成冰紀底界的層型厘定工作，國際地層委員會同意國際新元古代地層分會的“二分”建議，分別組建了成冰紀地層分會和埃迪卡拉紀地層分會。目前這兩個國際地層分會十分活躍，開展了一系列的野外研討會和學(xué)術(shù)交流會，整個新元古代的研究迅速發(fā)展，取得了可喜的進展。2016年，國際地層委員會發(fā)布了最新的國際年代地層表，整個地質(zhì)年代從地層和時間上分為冥古宇（宙）（4600—4000Ma）、太古宇（宙）（4000—2500Ma）、元古宇（宙）（2500—541Ma）和顯生宇（宙）（541Ma以來）4個階段。其中，元古宇（宙）又細分為古元古界（代）（2500—1600Ma）、中元古界（代）（1600—1000Ma）和新元古界（代）（1000—541Ma）3個地質(zhì)年代。

1.2 中國的中—新元古界地層研究進展

中國是全球中—新元古界沉積地層發(fā)育最為完整的國家，也是開展中—新元古界地層研究最早的國家。1924年李四光先生在長江三峽以及1934年高振西先生在燕山前縣分別最早建立了中國南方和北方的“震旦系”地層剖面，在國際上產(chǎn)生了很大影響，在相當(dāng)一段時期內(nèi)，其成為國際地質(zhì)界進行前寒武紀地層對比的標(biāo)志性剖面。新中國建立后，全面開展了區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和地層研究工作。1959年，第一次全國地層會議召開，會議總結(jié)了幾十年的研究成果，并以會議《學(xué)術(shù)報告匯編》的形式公諸于世。20世紀60年代中后期，尹贊勛先生率先主持編寫了《中國地層典（石炭系）》，作出了開創(chuàng)性的工作，后因“文化大革命”而終止。一直以來，中國地質(zhì)前輩們期望“震旦系”能夠成為國際地層年代表中的一個地層年代單位。令人遺憾的是由于“文化大革命”的原因，使得中國在生物地層學(xué)、年代地層學(xué)、沉積學(xué)、古地磁學(xué)、古海洋學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域的研究停滯不前，影響到對中國中—新元古界地質(zhì)學(xué)的深入研究和國際交流，致使老一輩地質(zhì)學(xué)家的心愿未能實現(xiàn)[2,14-15]。

1991年，編寫《中國地層典》和《中國地層指南及中國地層指南說明書》被確定為國家科學(xué)技術(shù)委員會“八五”期間的重點資助專項，并被列入地質(zhì)礦產(chǎn)部“八五”期間“重要基礎(chǔ)性研究計劃”，由全國地層委員會負責(zé)組織實施。全國地層委員會組織了武衡、王鴻禎、盧衍豪、程裕淇、楊遵儀、王澤九、王勇、葉天竺、趙遜為等70多位老一輩地層科學(xué)家為編寫組，為編篡《中國地層典》付出了艱辛的勞動。1996年，15冊約300百萬字的《中國地層典》正式出版，隨后出版了《中國地層指南及中國地層指南說明書》。這些工作不僅大大提高了中國地層研究的程度與水平，而且也是為促進中國地質(zhì)科學(xué)乃至整個地質(zhì)工作持續(xù)發(fā)展過程中不可缺少的一項重要基礎(chǔ)成果。因此，在一定意義上說，它標(biāo)志著中國地層工作的發(fā)展達到了一個新的里程碑[16-17]。

改革開放以來，中國地質(zhì)界在中—新元古界的生物地層學(xué)、層序地層學(xué)、年代地層學(xué)、寒武系生物大爆發(fā)事件、活動論構(gòu)造古地理重建以及油氣地質(zhì)學(xué)—地球化學(xué)等不同地質(zhì)學(xué)科范疇與跨學(xué)科的交叉研究領(lǐng)域均取得重大進展。在沉積地層層序上，已建立起中國南北方統(tǒng)一的中—新元古界地層框架，從古到新確立了長城系、商縣系、待建系、青白口系（華北北部）、南華系和震旦系（南華北與華南）6個系級地層單元，并初步建立了國內(nèi)外同期地層的對比關(guān)系，從而有利于在新的地層框架中研究中國油氣的分布，進行資源潛力的預(yù)測。

2006年4月，第三屆全國地層委員會第八次常委擴大會提出了編制《中國地層表及說明書》的建議，即由全國地層委員會牽頭，組織全國相關(guān)單位的專家編制一份全國的、綜合的、多重地層表，以滿足即將全面展開的全國基礎(chǔ)地質(zhì)工作的需要。為規(guī)范中國地層表及說明書的編寫，在中國地質(zhì)調(diào)查局支持下，2008年正式設(shè)立了“全國多重地層表及說明書編制”項目。編寫組在參考1994年出版的《國際地層指南》和2001年出版的《中國地層指南及中國地層指南說明書》(修訂版)的基礎(chǔ)上，制定了《編制中國地層表及說明書實施細則》，并于2014年正式出版了《中國地層表》和《中國地層指南及中國地層指南說明書》。在編寫過程中，編寫組不斷地對《編制中國地層表及說明書實施細則》進行修改、補充和完善[18]，針對元古宇最后的系采用震旦系還是埃迪卡拉系的問題，曾組織專家多次討論，最后形成了兩種意見：一種認為兩系完全相當(dāng)，系級單位既經(jīng)國際地層委員會正式建立，應(yīng)當(dāng)全球通用，以利國際接軌；另一種意見認為國內(nèi)工作者大多數(shù)沿用震旦系名稱，澳大利亞埃迪卡拉系的生物化石帶只相當(dāng)于中國震旦系上部的生物化石帶，且該系底界所使用的635Ma底界數(shù)據(jù)采自中國三峽地區(qū)震旦系數(shù)據(jù)。在意見不一致情況下，目前在《中國地層表》中仍延續(xù)使用“震旦系”。針對有學(xué)者在原青白口系下部下馬嶺組的火山沉積夾層中測得大于1320Ma的同位素U—Pb年齡這一新情況，中國地層委員會經(jīng)多次討論，對中元古界內(nèi)的劃分作出調(diào)整：即整個中元古界的年限仍然是1800—1000Ma；長城系的年限由原來的1800—1400Ma調(diào)整為1800—1600Ma；薊縣系由原來的年限1400—1000Ma，調(diào)整為1600—1400Ma；將南華系的底界年齡調(diào)整為780Ma[18]。

中國于1977年才加入到全球年代地層單位界線層型剖面和點位研究，盡管比國際上晚了十余年，但自1997年中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所陳旭研究員率領(lǐng)的團隊在浙江常山黃泥塘確立了中國的第一顆“金釘子”，到2018年6月，國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會以全票通過由貴州大學(xué)趙元龍教授牽頭的聯(lián)合研究團隊在中國貴州劍河確立的寒武系苗嶺統(tǒng)烏溜階的“金釘子”，中國共獲得11顆“金釘子”，成為世界上擁有“金釘子”最多的國家，標(biāo)志著中國在這些領(lǐng)域的地質(zhì)學(xué)研究成果達到世界領(lǐng)先水平，具有重要的科學(xué)意義[19]。

2 中—新元古界地質(zhì)特點

中—新元古代是地球歷史上一段非常獨特的地質(zhì)時期，地球—生命系統(tǒng)（Earth-Life System）在這個時間段發(fā)生了革命性轉(zhuǎn)折。在中—新元古代，地球上各古老大陸拼合形成一個超級大陸——羅迪尼亞超大陸（Rodinia），隨后又發(fā)生超大陸的裂解離散，并且在這個時期形成了今天地球各大陸的核心[20]。巖石圈的劇烈運動引起地球表面各層圈相互作用的改變，導(dǎo)致多次全球性冰期與超級暖房氣候相互轉(zhuǎn)換的極端異常氣候變化，大氣中氧含量快速增加，使得大洋深部海水氧化，從而促進多細胞生物加快演化，地球上開始出現(xiàn)動物。正因為如此，中—新元古代的研究成為當(dāng)今地球科學(xué)領(lǐng)域多學(xué)科交叉綜合研究的前沿。

2.1 超大陸的聚合、漂移和裂解帶來劇烈的地球演化

中—新元古代地球巖石圈活動加速，經(jīng)歷了羅迪尼亞超大陸的聚合、漂移與裂解，隨后又發(fā)生岡瓦納超大陸（Gondwana）的聚合[21]。羅迪尼亞超大陸的聚合、漂移、裂解帶來大規(guī)?；鹕交顒樱谌蚋鞔箨懼g形成了大量的裂谷盆地，并致使大陸邊緣海的面積急劇增加，再加上海洋生物營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)的增加，導(dǎo)致生物原始生產(chǎn)率快速增長，各盆地快速堆積的沉積物導(dǎo)致有機碳埋藏的增加。新元古代晚期，在羅迪尼亞超大陸裂解高峰期之后，著名的泛非運動（Pan-African Orogeny）將東西岡瓦納大陸眾多的古老克拉通塊體拼合，形成岡瓦納超大陸，并在岡瓦納超大陸上形成超級規(guī)模的造山帶[20,22]。這些劇烈的巖石圈運動，改變了地表物質(zhì)運移和生物地球化學(xué)循環(huán)過程，成為中—新元古代地球歷史上的一大特點。

2.2 海洋和大氣中的化學(xué)成分劇烈變化

大量的元素地球化學(xué)和同位素地球化學(xué)研究表明，中—新元古代海洋和大氣成分發(fā)生過劇烈的波動和改變，如大氣氧、δ13C和87Sr/86Sr等。在560 Ma前后的新元古代發(fā)生了“陡山沱／舒拉姆”δ13C負異常事件，δ13C值的變化幅度達到16%以上，是地球歷史上最大的一次δ13C負異常事件[23]。新元古代的現(xiàn)代大氣氧含量（Present Atmosphere Level,縮寫為PAL），從早期的大約1%到大冰期結(jié)束之后快速增加到10%～50%，在新元古代末可能達到70%以上，氧含量升高對原核生物向真核生物以及單細胞生物向多細胞生物的演化都產(chǎn)生了重要的促進作用，為寒武紀的動物大爆發(fā)和生態(tài)擴展奠定了基礎(chǔ)[24-25]。87Sr/86Sr值在新元古代持續(xù)增加，表明大陸風(fēng)化作用不斷加強，并有可能與陸地生物的起源和演化密切相關(guān)。

2.3 地球復(fù)雜生命快速演化

劇烈的火山噴發(fā)導(dǎo)致大量來自幔源的放射性物質(zhì)散布于大氣之中，經(jīng)沉落進入海洋水體，或混入沉積物參與堆積，高放射性物質(zhì)增加加快了生物繁殖和生油氣母質(zhì)增加。同時，放射性作用還可以促進有機質(zhì)向烴類的轉(zhuǎn)化[25]。在古元古代晚期地球開始出現(xiàn)真核生物，但直到新元古代早期才發(fā)生快速輻射，并出現(xiàn)多種類型的宏現(xiàn)藻類以及具有生物礦化能力的真核生物，包括與原生生物有殼變形蟲類相似的瓶狀化石（vase-shaped microfossils）和可能的海綿動物等[26-27]。在新元古代冰期之后，多細跑生物發(fā)生快速大輻射，像中國華南陡山沱組藍田生物群和廟河生物群發(fā)現(xiàn)的大型復(fù)雜化多細胞藻類化石[28]。新元古代晚期出現(xiàn)大型復(fù)雜的埃迪卡拉生物群（Ediacara Biota）和弱礦化的管殼動物化石，包括動物的遺跡化石和生物擾動[29-31]。由此可見，中—新元古代是地球復(fù)雜生命快速演化的關(guān)鍵時期，是寒武紀動物大爆發(fā)的前奏，充分反映了這一時期地球巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈之間復(fù)雜的協(xié)同演化過程。

2.4 生物快速繁殖和沉積提供了生烴條件

在新元古代時期，地球經(jīng)歷了同次極端的冰期與超級溫室氣候之間的快速轉(zhuǎn)換，這在地球歷史上是絕無僅有的。位于低緯度和赤道附近的大陸以及全球海洋均被冰覆蓋，形成雪球地球（Snowball Earth），隨后在超級溫室效應(yīng)作用下，冰期快速消失。具體表現(xiàn)為全球低緯度分布著同時期的冰磧雜礫巖，并由特征性的碳酸鹽巖直接覆蓋，形成“蓋帽碳酸鹽巖”，冰磧雜礫巖地層中還出現(xiàn)了消失10億年之久的條帶狀含鐵建造（Banded Iron Formation,縮寫為BIF）[32-33]。冰期形成的深海有機質(zhì)（DOC）儲庫在間冰期得以釋放，水體營養(yǎng)增加，引起低等生物繁盛。新元古代冰期結(jié)束之后，磷加速沉積，地層中磷礦大量出現(xiàn)；同時，發(fā)生大量富含有機質(zhì)的頁巖沉積等[25]。元古宙地球生命雖然低等，但已非常繁盛，真核生物、原核生物已占據(jù)生命舞臺。冰期與間冰期之間的快速轉(zhuǎn)換，繁盛的微生物為有機質(zhì)富集和優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 中—新元古界油氣資源勘探潛力

3.1 中—新元古界沉積地層油氣資源

距今1800—541Ma之久的中—新元古界是地球上最早的沉積地層，在20世紀50年代及其以前，由于一直未確認具備可靠的古生物化石與儲層，所以普遍認為中—新元古界中不可能含有原生烴類的沉積，也未考慮將中—新元古界作為油氣勘探的目標(biāo)層。隨著科學(xué)界對元古宙地球早期生命以及生物多樣性的研究取得的重大進展，同期的石油地質(zhì)學(xué)與地球化學(xué)研究不僅揭示了中—新元古界古老的暗色頁巖與碳酸鹽巖中，可含有豐富的有機質(zhì)，甚至可形成極佳的烴源層，而且證明其沉積有機質(zhì)的成熟度，仍可跨越未成熟—過成熟等不同的熱演化階段，有些地區(qū)至今仍處于生烴“液態(tài)窗”的范疇之內(nèi)，其中還發(fā)現(xiàn)眾多原生的油氣苗，完全具備形成規(guī)模性油氣富集的條件，從而為中—新元古界含油氣性與油氣資源的研究，提供了有關(guān)其物質(zhì)基礎(chǔ)的科學(xué)依據(jù)。

20世紀60年代以來，在前寒武系地層中，全球至少已發(fā)現(xiàn)數(shù)十處原生油氣藏，探明的油氣儲量可達到億噸級至10×108t級油當(dāng)量的規(guī)模且具有日產(chǎn)百萬立方米級天然氣的產(chǎn)能[2,34-35]。1973年，前蘇聯(lián)就已經(jīng)著手西伯利亞克拉通中—新元古界油氣田的商業(yè)性開采[36]。1978年，中國學(xué)者王鐵冠與合作者們完成了燕山地區(qū)冀北坳陷石油地質(zhì)勘查，在元古界中共發(fā)現(xiàn)了32處液體油苗與固體瀝青，他們通過有機地球化學(xué)分析與石油地質(zhì)學(xué)研究，首次論證了燕山地區(qū)中—新元古界油苗的原生屬性，為中國前寒武紀油氣地質(zhì)研究作出了理論貢獻[37-38]。1986年，Dickes在《Geoscience Wisconsin》雜志發(fā)表了系列文章[6-7]，掀開了中—新元古界油氣勘探的新篇章，中—新元古界的油氣資源潛力再次引起國際地質(zhì)界的密切關(guān)注。在中國，王鐵冠教授于1989年借助顯微鏡下的觀察，通過K—Ar法同位素地質(zhì)年齡測定與有機地球化學(xué)分析技術(shù)的綜合研究，論證了燕山地區(qū)遼寧龍?zhí)稖闲略沤缦埋R嶺組底砂巖中所發(fā)現(xiàn)的瀝青砂巖就是一個新元古代前期的古油藏，并且揭示了距今7.3億年前的晚元古代后期，因為受到高溫的輝長巖—輝綠巖侵入巖床的影響，使得古油藏遭受到明顯的熱蝕變，而演化成為現(xiàn)今的瀝青砂巖。龍?zhí)稖虾瑸r青砂巖等生物標(biāo)志物組合特征，明確地指示新元古界的微生物與原始藻類是這些生物標(biāo)志物的主要來源，也是當(dāng)時古油藏的主要成油母質(zhì)。1990年，王鐵冠首次報道了在遼寧龍?zhí)稖系臑r青砂巖中檢測、發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物13α（正烷基）—三環(huán)萜烷系列，并推測為古老微生物生源的產(chǎn)物。上述研究成果，不僅證實了中國古老的元古界原生石油的存在，發(fā)現(xiàn)并論證了元古代時期形成的古油藏，而且對于元古界生物演化、有機質(zhì)的烴類組成以及石油資源研究，均具有重要意義[37-38]。

中國中—新元古代古海洋學(xué)、沉積—古地理學(xué)與區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等方面的研究，也將有助于深入探討與認識中—新元古界油氣資源的形成、演化與保存、生油層—儲層—蓋層發(fā)育與地質(zhì)演化背景。尤其是在揚子克拉通四川盆地樂山—龍女寺古隆起上，繼1965年發(fā)現(xiàn)震旦系威遠大氣田之后，后來又相繼發(fā)現(xiàn)震旦系—下寒武統(tǒng)安岳大氣田，獲得百萬立方米級的高產(chǎn)氣流和萬億立方米級的天然氣三級儲量。1976年在華北薊縣系霧迷山組與長城系高于莊組碳酸鹽巖中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)任丘、雁翎、鄚州等11個“新生古儲”型油氣藏，油氣源自古近系沙河街組泥質(zhì)烴源層。自1977年以來，在華北燕山地區(qū)，發(fā)現(xiàn)中—新元古界大量原生的液體油苗與固體瀝青，從而證明中—新元古界是中國一個值得關(guān)注的重要能源資源領(lǐng)域。此外，通過幾十年的野外勘查，在川西北龍門山和華北燕遼裂陷帶，分別發(fā)現(xiàn)下寒武統(tǒng)大型瀝青脈和中元古界眾多“活”油苗。但是較之國外同類研究，中國的中—新元古界研究不僅面臨地層更為古老、地質(zhì)年齡跨度長達13億年之久問題，而且又有相當(dāng)大的面積分布于復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造與有機質(zhì)高演化地區(qū)，不利于液態(tài)石油的保存。據(jù)Craig等的不完全統(tǒng)計，全球已有十多個國家和地區(qū)發(fā)現(xiàn)規(guī)模性的中—新元古界原生油氣儲量與產(chǎn)量[35]，中國川西北、燕遼裂陷帶等地均具有大量潛在的中—新元古界油氣資源[36]。

3.2 中國中—新元古界油氣資源勘探潛力

中—新元古界作為油氣勘探潛在目的層系，處于沉積盆地最底層，埋深大，且經(jīng)歷多期成巖改造作用，是否具備儲層發(fā)育條件，對評估最古老地層的油氣資源潛力具有重要意義。中國是全球中—新元古界沉積地層發(fā)育最為完整的國家之一，也是研究中—新元古界沉積地層最早的國家，有相當(dāng)大的中—新元古界地層處于復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造與沉積有機質(zhì)高演化的地域，對其原生油氣的保存與勘探增加了難度。因此，對中國中—新元古界油氣資源的研究，既具有地層發(fā)育齊全、前人科研積淀深厚等有利條件，又面臨地層更古老、地質(zhì)條件更復(fù)雜、科研創(chuàng)新空間更寬闊的挑戰(zhàn)性現(xiàn)實。

中國揚子克拉通威遠—高石梯—磨溪氣田(藏)已探明具有相當(dāng)規(guī)模的中—新元古界油氣地質(zhì)儲量，并已投入開發(fā)。中國東部中—新元古界證實具有優(yōu)質(zhì)的烴源層，如華北克拉通的中元古界高于莊組、洪水莊組和下馬嶺組以及揚子克拉通的新元古界陡山沱組和“始寒武系”筇竹寺組，均具備較有利的生—儲—蓋組合，具有原生油藏的成藏富集條件。中國古老的中—新元古界的熱演化程度一般偏高，適于天然氣勘探，如在四川盆地樂山—龍女寺古隆起上，已發(fā)現(xiàn)威遠、高石梯始寒武系大氣田。但是中—新元古界中仍可具有熱演化程度不算過高的區(qū)帶，其勘探目的層在地史上埋藏不太深，上覆沉積蓋層不太厚的古隆起單元(如川西北龍門山前山帶)，或者巖石圈增厚的“冷圈、冷盆”單元(如燕山地區(qū)北部坳陷帶)，對古老油氣資源的保存十分有利，均屬中—新元古界油氣勘探的有利地區(qū)。從目前看，間冰期是元古宙烴源巖發(fā)育的主要時期，受安岳大氣田發(fā)現(xiàn)啟示，克拉通內(nèi)裂陷區(qū)控制烴源灶的發(fā)育與規(guī)模，與烴源灶近鄰的臺緣隆起帶是規(guī)模有效儲層發(fā)育區(qū)。因此，克拉通內(nèi)裂陷周緣存在成藏有利區(qū)，值得勘探家重視[2,25]。中國華北、揚子和塔里木三大克拉通區(qū)中—新元古界均發(fā)育大型克拉通內(nèi)裂陷，其所控制的烴源灶具有一定規(guī)模，高—過成熟階段熱裂解成氣潛力大[25]。中元古界長城系、薊縣系均有深大斷裂和裂陷槽響應(yīng)特征，表現(xiàn)為雙斷或單斷塹壘相間樣式[25]。鄂爾多斯盆地內(nèi)部長城系可能存在規(guī)模烴源巖，分布于裂陷槽范圍內(nèi)，其有利勘探靶區(qū)應(yīng)優(yōu)先考慮裂陷槽的主體部位[2,25]。震旦系（埃迪卡拉系）至寒武系各層系地層中的微生物碳酸鹽巖、顆粒白云巖經(jīng)多期建設(shè)性改造可以形成規(guī)模有效儲層，勘探具現(xiàn)實性，找氣潛力值得挖掘，需進一步精細刻畫克拉通內(nèi)裂陷的展布，加強層序?qū)Ρ妊芯浚u價優(yōu)選有利勘探區(qū)，可望實現(xiàn)中—新元古界油氣勘探新突破。